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电子系统创新设计与实践 目录单片机趣味制作习题 单片机趣味制作习题1、SPCE061A并行I/O有哪几种工作方式？分别描述I/O端口寄存器“P_IOA_Data、P_IOA_Dir、P_IOA_Attrib”的功能。 答：并行I/O可作为输入引脚和输出引脚。作为输入引脚有四种方式：带下拉电阻的输入引脚、带上拉电阻的输入引脚、带唤醒功能悬浮式输入引脚和悬浮式输入引脚。作为输出引脚有四种方式：带数据反相器的高电平输出、带数据反相器的低电平输出、带数据寄存器的低电平输出、带数据寄存器的高电平输出。 P_IOA_Data(读/写)(7000H) A端口的数据单元，用于向A口写入或从A端口读出数据。当A口处于输入状态时，读出是读A口引脚电平状态； 写入是将数据写入A端口的数据寄存器。当A口处于输出状态时，写入输出数据到A端口的数据寄存器。 P_IOA_Dir(读/写)(7002H) A端口的方向向量单元，用于用来设置A口是输入还是输出，该方向控制向量寄存器可以写入或从该寄存器内读出方向控制向量。Dir位决定了端口位的输入/输出方向：即0为输入，1为输出。 P_IOA_Attrib(读/写)(7003H) A端口的属性向量单元，用于A端口属性向量的设置。2、简述一个项目的建立流程。 答：(1) 打开IDE2.0.0开发环境，执行File/New菜单命令，打开New对话框。 (2) 在New对话框中、选中Project选项卡，在File的文本框中输入项目的名称。在Location下的文本框中输入项目的存取路径或利用该文本框右端的浏览按钮指定项目的存储位置。 (3) 单击OK按钮，项目建立完成。3、实时时钟、系统时钟、CPU时钟三者有什么不同？ 答：实时时钟就是在系统关闭时也可以保持时间连续形的时钟，大部分实时时钟的工作频率为32768Hz。 PLL锁相环把实时时钟倍频产生系统时钟频率，然后对系统时钟频率分频得到CPU时钟。单片机直接使用的是CPU时钟，系统时钟是获得CPU时钟的一个过渡。4、CPU时钟如何设置？ 答：通过设置P_SystemClock(写)(7013H)单元的第0位来设置CPU时钟。5、简述SPCE061A单片机的定时/计数器的工作原理。 答：定时/计数器是单片机的重要功能模块，可与CPU并行工作。要启用定时器，首先需要选择时钟频率；其次要写入一个计数值N到P_TimerA_Data(读/写)(700AH)单元， 或是P_TimerB_Data(读/写)(700CH)单元；这时，定时器将在所选的时钟频率下，开始以递增方式计数N，N+1，N+2，0xFFFE，0xFFFF。当计数达到0xFFFF后，定时/计数器溢出，产生中断请求信号，被CPU响应后送入中断控制器进行处理。同时，计数值N值将被重新加载计时/计数器并重新开始计数。6、假设定时器A初始化为时钟源fosc的256分频，用TimerA定时1s，计数初值是多少？若用8192Hz的频率，初值又为多少？ 答：(1) 假设初值N=0，当时钟频率为f=fosc256=24.576MHz256时，定时器A溢出一次所用时间为：(0XFFFF-0)d /f=0.68265625s, 故要定时1s，可使定时器A隔0.5s中断一次。故计数初值Nc1可由式(0XFFFF-Nc)d/f=0.5s得：Nc1= 447FH17535 (2) 假设初值N=0，当时钟频率为f=8192Hz时，定时器A溢出一次所用时间为：(0XFFFF-0)d /8192=7.999877929875s, 故要定时1s,可使定时器A隔1s中断一次。故计数初值Nc2可由式(0XFFFF-Nc)d/8192=1s得：Nc2= DFFFH573437、看门狗具有什么功能？简述SPCE061A单片机看门狗的工作方式。 答：看门狗的作用是防止程序发生死循环或者“跑飞”的现象。 SPCE061A的WatchDog功能是上电自动使能，不能够被屏蔽。因此在使用时，在0.75秒内必须进行清狗操作。因为WatchDog的溢出复位信号WatchDog_Reset是由4Hz时基信号经4分频之后产生的，即每4个4Hz时基信号(1秒)将会产生一个WatchDog_Reset信号。8、什么是中断源，什么是中断向量？（5分）答：中断源是指在计算机系统中向CPU发出中断请求的来源，中断源可以人为设定 也可以是为响应突发性随机事件而设置。如定时器中断，它的中断源即是定时器。中断向量是指指向中断服务子程序入口地址的指针。9、简述SPCE061A单片机的LVD/LVR、睡眠与唤醒以及保密设定的原理。 答：LVD/LVR：SPCE061A可通过编程来启用低电压监测和低电压复位功能，可对系统的电源电压进行监控。SPCE061A具有3级可编程低限电压：2.4V、2.8V、和3.2V，通过对P_LVD_Ctrl单元编程来进行控制。当电源电压低于2.2V时，系统会变得不稳定且容易出错。如果电源电压低于2.2V时，会在4个时钟周期之后产生一个复位信号，使系统复位。 睡眠与唤醒：SPCE061A单片机在上电复位后开始工作，直到接收到睡眠信号，才关闭系统时钟(PLL振荡器)，进入睡眠状态。可以通过对P_SystemClock(读)(7013H)单元写入CPUClk STOP控制字(CPU睡眠信号)使系统从运行状态转入备用状态。系统进入睡眠状态后，程序计数器(PC)会停在程序的下一条指令计数上，当有任一唤醒事件发生后，由此继续执行程序。系统接收到唤醒信号后会接通PLL振荡器，同时CPU会响应唤醒事件的处理并进行初始化。唤醒操作完成后，将会由进入睡眠状态时的断点处，继续执行程序。CPU需要200s的时间才能完成唤醒的动作，所以睡眠/唤醒的频率请勿超过5KHz，超过这个频率的话，CPU将无法进入睡眠模式。 保密设定：如果希望将内部的闪存进行保密设定，可将PFUSE接5V， PVIN接GND并维持1秒以上，即可将内部保险丝熔化，此后就无法再完成read，download和debug等功能。 10、SPCE061A单片机的中断源有哪些？中断地址分别是多少？答： 11、SPCE061A单片机INT指令可细分哪几种功能？它们对应得含义是什么？ 答：INT FIQ 功能：允许FIQ中断，关闭IRQ中断。 INT IRQ 功能：允许IRQ中断，关闭FIQ中断。 INT FIQ，IRQ 功能：允许FIQ中断，允许IRQ中断。 INT OFF 功能：关闭FIQ中断，关闭IRQ中断。 12、分别描述IOB0 IOB10的特殊功能。 答： 13、简述SPCE061A单片机的A/D转换原理。 答：SPCE061A单片机的A/D转换采用逐次逼近模数方式，逐次逼近ADC由10位缓存器、逐次逼近寄存器、10位ADC和比较器四部分构成。 ADC其转换过程为：在ADC自动方式被启用（ADE=1）后，会产生出一个启动信号，即RDY=0。此时，DAC0的输出电压与外部输入电压进行比较，以尽快找出外部电压的数字值。逐次逼近式控制首先将SAR中数据的最高有效位设为1，而其它位全设为0，即10 0000 0000B。这时DAC0输出电压VDAC0为1/2最大值，用来与输入电压Vin进行比较。如果VinVDAC0，则保持原先设置为1的位(最高有效位)仍为1；否则，该位会被清为0。接着，逐次逼近式控制又将下一位试设为1，其余低位依旧设为0，即110000 0000B，VDAC0与Vin进行比较的结果若VinVDAC0，则仍保持原先设置位的值，否则该位便清为0。这个逐次逼近的过程一直会延续到10位中的所有位都被测试之后，A/D转换的结果便会保存在SAR内。1.测试整流桥 答：将DT9205型数字万用表拨至二极管挡，依次测量Qsz2A50v或（PB104/50V）整流桥a、b、c、d之间各二极管的正向压降和反向压降（见下图），测量数据见表。鉴于正向压降均在0.5210.539v，而测量反向压降时二极管全部截止，显示溢出符号，证明被侧整流桥的质量良好。 2.判定三极管基极 答：将数字万用表旋至二极管挡，红表笔固定接某个电极，用黑表笔依次接触另外两个电极，若两次显示值基本相等(均在1v以下，或都显示溢出)，就证明红表笔所接的是基极。如果两次显示值中有一次在1v以下，另一次溢出，证明红表笔接的不是基极，应改换其他电极重新测量。3.鉴别NPN管与NPN管 答：在确定基极之后，用红表笔接基极，黑表笔依次接触其他两个电极。如果都显示0.5500.700v，届于NPN型；假如两次显示都溢出，则管于属于PNP型。4.检测光电偶合器 答：（1）测量发射管的正向压降将数字万用表拨至二极管挡，可直接测量光偶合器中发射管的正向压降 ，一般为1V左右。若 =0V，说明发射管内部短路；若仪表溢出，证明发射管内部开路。（2）检查电流传输比。检查电流传输比的电路如下图所示。利用数字万用表的 插口向发射管提供正向电流 。图中右边虚线框代表指针万用表R1k挡的等效电路， 为该挡欧姆中心值。黑表笔(带正电)接至接收管的集电极c，红表笔(带负电)接发射极E，表内1.5v电池E兼作光敏半导体管的电源。cE极间电阻的变化就是光电流的变化，这可通过指针的偏转来反映。指针向右偏转角度愈大，说明光辖合器的电流传输比愈大，亦即光电转换效率愈高。5.检测固态继电器 答：现以SP2210型ACSSR为例，介绍检测固态继电器的方法，检测电路如下图所示。 (1)选择两块DT9205型数字万用表，将表I拨至NPN挡，由 插口向SR2210的输入端提供大约+2.8v的电压。将表II拨至200挡测量输出端的通、断电阻。接入表I时，电阻值为75，证明内部双向晶闸管导通，此时能接通负载。断开表I后，电阻值为无穷大(仪表溢出)，证明TRIAC关断，此时可切断负载。(2)把表II换成220V、100w的白炽灯，接入220V交流电源，用灯泡末代替交流负载 。接上表I时灯泡正常发光，断开表I时灯泡立即熄灭。由此证明被测交流固态继电器SP2210的质量良好。6.通用示波器由哪几个通道组成?各起什么作用? 答：通用示波器主要由:垂直系统、水平系统和主机组成。垂直系统又称为Y通道，它是被测信号的传输通道，使显示器（CRT）的Y轴坐标正比于信号的瞬时值，同时给X通道送触发信号，使X通道的锯齿波扫描信号与被测信号同步。水平系统又称为X通道，在触发信号作用下产生锯齿波扫描信号，使显示器的X轴坐标正比于时间，同时产生增辉和消影信号，经Z通道送到显示器的控制栅极，使显示器的电子束只在扫描正程时间内有而回程时间内没有，以获得清晰的图像。所以示波器可以简要说成是由Y通道和X通道组成。7.画出扫描环的原理框图，简述其工作原理。 答：扫描环原理框图如下图，扫描环由时基闸门、扫描发生器（积分器）、比较释抑电路等组成。其工作原理：扫描发生器环称为时基电路，作用是产生锯齿波扫描电压。时间是均匀的连续变化量，用分断重复的线性变化电压（即锯齿波电压）来模拟，在显示屏上就是光点的均匀扫描。8.晶体三极管的“集电极电流-基极电流”特性曲线的测量。 答：a.VT为常用的PNP型低频晶体三极管。低频信号发生器频率调至1kHz，输出电压为0V。 b.示波器X扫描置于“外（EXT）”档，X耦合与Y耦合置于“直流”（DC）档，调节X位移与Y位移，将光点调至屏幕中心。 c.将低频信号发生器的输出电压幅度调至4V，并调节X增益与Y增益。使屏幕显示所需图形。 d.短时间分开断开X输入端与Y输入端连线，并在屏幕上标出此时形成的直线（X轴与Y轴）。 e.确定X方向与Y方向的刻度值（uA/cm和mA/cm）,并据此计算晶体三极管的电流放大倍数。 f.减小低频信号发生器的输入电压，再观察其结果。9.对应于两个基极电流值的晶体三极管输出特性曲线的测量。 答：a.VT为常见的PNP型低频晶体三极管，矩形波发生器调至1kHz，两电压均调至0。 b.示波器X扫描置于“外”（EXT）档，X耦合与Y耦合置于“直流”（DC）档，调节X位移与Y位移，将光点调至屏幕中心。 c.将矩形电压与正弦电压的幅度调至4V，调节X增益与Y增益，使屏幕上显示所需图形。 d.仔细观察图形，确定晶体三极管VT的内阻。 说明：Y电压（在R3上）是集电极电流的一种量度，而集电极电压起着X电压的作用。图形显示为两条特性曲线，下面一条几乎与X轴重叠，相应的基极电流只有几微安。而内阻是指在基极电流恒定条件下，集电极电压变量与其相应的集电极电流变量之比。上面一条曲线的斜率大于下面一条，所以基极电流较大时的内阻小于基极电流较小时的内阻。10.线圈的“自然”电流变化的测量。 答：a.将信号发生器输出的矩形波调至输出电压为1V峰-峰值，频率为1kHz，占空比为1：1。 b.开关S置于1，电阻R调至最大值。 c.示波器X扫描置于“内（INT）”档，调节Y增益与扫描速度，使屏面上显示所需波形。 d.观察波形时，可适当提高扫描速度，以便于观察线圈的“自然”电压变化。 e.开关S置于位置2，并将结果与步骤c的波形比较。 f.将电阻R逐步调至若干阻值较小的位置，并将结果与步骤c和f的波形比较。 说明：在电路中电阻很小的情况下，如线圈上所加的电压为矩形，则电路中的电流变化曲线呈三角形。在步骤d中，电阻增大，因而在矩形电压跳至其高电平时，电流将趋于某一数值。在电路电阻较大的情况下，这一新的电流值仅略高于平均电流电平。因此，与阻值小时相比，这一新的电流值较容易达到。由此可知，在矩形很快出现水平方向变化过程（步骤d）。在矩形电压跳变后，电流开始总是迅速上升或下降，此时线圈上的电压很高。步骤e中，由于电感较小，电流较快达到其最终值。此时，矩形电压的边沿加在线圈上，而显示的波形却更接近于矩形。1.国内外无线电测向锦标赛分别设置了那些项目？答：国际无线电测向锦标赛设置了80米、2米标准距离个人赛、团体赛。国内无线电测向锦标赛不断改革，添加了新的竞赛项目，包括无线电测向机工程制作，80米和2米短距离个人赛、团体赛，80米、2米、0.7米标准距离个人赛、团体赛，场地定位测向比赛。2.短距离80米波段心形图是如何形成的？答：短距离80米波段心形图是由磁性天线和直立天线的方向图叠加而成，从而实现单向特性。3.电台编号是按照什么规律呼号的呢？答：无线电测向所用隐蔽电台，都有自己的编号和呼号，各台工作时，各用莫尔斯电码定时拍发本台的呼号。它们是：1号台：MOE - - - - - 或1 - - - -2号台：MOI - - - - - 或2 - - -3号台：MOS 或3 4号台：MOH 或4 5号台：MO5 或5 6号台：6 7号台：7 8号台：8 9号台：9 0号台：0 信标台MO 题目一：简易数控直流电源设计任务:设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。其原理示意图如下： 设计要求:1基本要求（1）输出电压：范围09.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV；（2）输出电流：500mA；（3）输出电压值由数码管显示；（4）由“”、“”两键分别控制输出电压步进增减；（5）为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出15V，5V。2发挥部分 （1）输出电压可预置在09.9V之间的任意一个值；（2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）； （3）扩展输出电压种类（比如三角波等）。题目二：多路数据采集系统设计任务： 设计一个八路数据采集系统，系统原理框图如下： 主控器能对50米以外的各路数据，通过串行传输线（实验中用1米线代替）进行采集的显示和显示。具体设计任务是： （1）现场模拟信号产生器。 （2）八路数据采集器。 （3）主控器。设计要求：1基本要求 （1）现场模拟信号产生器：自制一正弦波信号发生器，利用可变电阻改变振荡频率，使频率在200Hz2kHz范围变化，再经频率电压变换后输出相应15V直流电压（200Hz对应1V，2kHz对应5V）。 （2）八路数据采集器：数据采集器第1路输入自制15V直流电压，第27路分别输入来自直流源的5，4，3，2，1，0V直流电压（各路输入可由分压器产生，不要求精度），第8路备用。将各路模拟信号分别转换成8位二进制数字信号，再经并/串变换电路，用串行码送入传输线路。 （3）主控器：主控器通过串行传输线路对各路数据进行采集和显示。采集方式包括循环采集（即1路、2路8路、1路）和选择采集（任选一路）二种方式。显示部分能同时显示地址和相应的数据。2发挥部分 （1）利用电路补偿或其它方法提高可变电阻值变化与输出直流电压变化的线性关系； （2）尽可能减少传输线数目； （3）其它功能的改进（例如：增加传输距离，改善显示功能）。题目三:实用信号源的设计和制作设计任务：在给定15V电源电压条件下，设计并制作一个正弦波和脉冲波信号源。设计要求：1基本要求（1）正弦波信号源 信号频率：20Hz20kHz步进调整，步长为5Hz, 频率稳定度：优于10-4 非线性失真系数3%（2）脉冲波信号源 信号频率：20Hz20kHz步进调整，步长为5Hz 上升时间和下降时间：1s 平顶斜降：5% 脉冲占空比：2%98%，步进可调，步长为2% （3）上述两个信号源公共要求 频率可预置。 在负载为600时，输出幅度为3V。 完成5位频率的数字显示。2发挥部分 （1）正弦波和脉冲波频率步长改为1Hz。 （2）正弦波和脉冲波幅度可步进调整，调整范围为100mV3V，步长为100mV。 （3）正弦波和脉冲波频率可自动步进，步长为1Hz。 （4）降低正弦波非线性失真系数。题目四：简易电阻、电容和电感测试仪设计任务：设计并制作一台数字显示的电阻、电容和电感参数测试仪，示意框图如下：设计要求：1基本要求 （1）测量范围：电阻1001M；电容100pF10000pF；电感100H10mH。 （2）测量精度：5% 。 （3）制作4位数码管显示器，显示测量数值，并用发光二极管分别指示所测元件的类型和单位。2发挥部分 （1）扩大测量范围。 （2）提高测量精度。 （3）测量量程自动转换。题目五：电压控制LC振荡器设计任务：设计并制作一个电压控制LC振荡器。设计要求：1、基本要求 （1）振荡器输出为正弦波，波形无明显失真。 （2）输出频率范围：15MHz35MHz。 （3）输出频率稳定度：优于10-3。 （4）输出电压峰-峰值：Vp-p=1V0.1V。 （5）实时测量并显示振荡器输出电压峰-峰值，精度优于10。 （6）可实现输出频率步进，步进间隔为1MHz100kHz。2、发挥部分 （1）进一步扩大输出频率范围。 （2）采用锁相环进一步提高输出频率稳定度，输出频率步进间隔为100kHz。 （3）实时测量并显示振荡器的输出频率。 （4）制作一个功率放大器，放大LC振荡器输出的30MHz正弦信号，限定使用E=12V的单直流电源为功率放大器供电，要求在50纯电阻负载上的输出功率20mW，尽可能提高功率放大器的效率。 （5）功率放大器负载改为50电阻与20pF电容串联，在此条件下50电阻上的输出功率20mW，尽可能提高放大器效率。 （6）其它。题目六：低频数字式相位测量仪设计任务：设计并制作一个低频相位测量系统，包括相位测量仪、数字式移相信号发生器和移相网络三部分，示意图如下：设计要求：1、基本要求 （1）设计并制作一个相位测量仪 a频率范围：20Hz20kHz。 b相位测量仪的输入阻抗100k c允许两路输入正弦信号峰-峰值可分别在1V5V范围内变化。 d相位测量绝对误差2 e具有频率测量及数字显示功能。 f 相位差数字显示：相位读数为0o359.9o，分辨力为0.1